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Da­ten­kom­pres­si­on

Auf­ga­be:

  1. Be­trach­te die Größe der bei­den Bild-Da­tei­en kom­press­si­on_1.png und kom­pres­si­on_2.png.

    Datenkompression

    Bild­quel­le: M. Klein - ZPG IMPG

    Was fällt dir auf?

    Wie kannst du das er­klä­ren?

  2. Ein Bild ist 8 Pixel breit und 7 Pixel hoch, seine Bild­da­ten wer­den an­ge­ge­ben mit:

    9s 6w 2s 1w 1s 2w 1s 1w 2s 6w 2s 1w 4s 1w 2s 6w 9s

    1. Wie könn­te man die Bild­da­ten sinn­voll in­ter­pre­tie­ren? Zeich­ne das Bild.

      Datenkompression

    2. Könn­te man die Bild­da­ten noch wei­ter re­du­zie­ren, ohne dass dabei In­for­ma­ti­on ver­lo­ren­geht?

    3. Man nennt eine sol­che Art der Co­die­rung Lau­f­län­gen­co­die­rung. Be­schrei­be den Al­go­rith­mus, wie man beim Co­die­ren und De­co­die­ren vor­geht.

  3. Die Bild­da­ten eines Schwarz­weiß-Bil­des sind:

    0000001000001111110000111111110000111111111111

    1. Co­die­re die Bild­da­ten mit der Lau­f­län­gen­co­die­rung.

    2. Be­rech­ne die Da­ten­men­gen der ur­sprüng­li­chen Bild­da­ten und der kom­pri­mier­ten.

    3. Be­rech­ne die Er­spar­nis durch die Kom­pres­si­on.

  4. Kann der Fall auf­tre­ten, dass die kom­pri­mier­te Datei grö­ßer ist als die ur­sprüng­li­che? Be­grün­de und er­stel­le ein Bei­spiel.

    1. Kom­pri­mie­re den Text HAAAALLOOO!!!! mit der Lau­f­län­gen­co­die­rung

    2. Ist die Lau­f­län­gen­co­die­rung in die­sem Fall sinn­voll? Be­ur­tei­le, ob die Lau­f­län­gen­co­die­rung zur Kom­pres­si­on von Tex­ten ge­eig­net ist.

  6. Die Bild­da­ten eines Farb­bil­des las­sen sich eben­falls mit der Lau­f­län­gen­co­die­rung co­die­ren. Be­trach­te dazu fol­gen­de Bild­da­ten:

    0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 127 127 0 0 0 0 0 0 144 144 144 144 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    1. Über­le­ge dir, wie hier eine Lau­f­län­gen­co­die­rung sinn­voll an­ge­wen­det wer­den könn­te.

    2. Ver­glei­che dein Er­geb­nis mit dem dei­nes Nach­barn.

    3. Was ist bei der Lau­f­län­gen­co­die­rung von Farb­bil­dern an­ders als bei Schwarz­weiß-Bil­dern?

    4. Be­rech­ne die ur­sprüng­li­che Da­ten­men­ge sowie die Da­ten­men­ge bei Kom­pres­si­on. Be­rech­ne dar­aus die Er­spar­nis durch die Kom­pres­si­on.

    5. Be­ur­tei­le, ob die in (d) er­rech­ne­te Er­spar­nis ty­pisch für Farb­bil­der ist.

    1. In wel­chen Fäl­len ist es sinn­voll bzw. we­ni­ger sinn­voll, die Lau­f­län­gen­co­die­rung an­zu­wen­den?

    2. Wie könn­te man das Ver­fah­ren ver­bes­sern?

  8. *** Eine an­de­re Mög­lich­keit, Text zu kom­pri­mie­ren, lie­fert fol­gen­des Er­geb­nis:

    Text: DIE TÜR GEHT AUF UND AUS DEM HAUS KOMMT DIE MAUS HER­AUS.

    Kom­pri­mier­ter Text: DIE TÜR GEHT AUF UND AUS DEM H#6 KOMMT #1 M#6 HER#6.

    1. Wie funk­tio­niert diese Kom­pres­si­on und wie un­ter­schei­det sie sich von der Lau­f­län­gen­co­die­rung?

    2. Co­die­re mit die­sem Ver­fah­ren den Be­ginn des Jo­han­nes-Evan­ge­li­ums:

      Am An­fang war das Wort und das Wort war bei Gott und das Wort war Gott.

  9. *** Gen­schnip­sel las­sen sich durch eine Ab­fol­ge der Buch­sta­ben A,C,G,T be­schrei­ben, wobei jeder der Buch­sta­ben für je eine Base steht. Bio­lo­gen wol­len nun ver­schie­de­ne Gen­schnip­sel co­die­ren und ver­wen­den dazu den ASCII-Code. Für GATTCC­CA­GACTTTAA­CG­GA be­nö­tigt man z. B. 20 mal 8 bit, also 160 bit. Da die Buch­sta­ben­fol­gen je­doch sehr lang sind, muss Spei­cher­platz ge­spart wer­den. Mache dazu ver­schie­de­ne Vor­schlä­ge und ver­glei­che.

  10. Macht ein Foto mit dem Handy und no­tiert euch die Größe. Schickt es euch ge­gen­sei­tig und er­mit­telt die Größe des emp­fan­ge­nen Fotos. Ver­gleicht Qua­li­tät und Spei­cher­platz der bei­den Fotos.

    1. Öffne das Bild Luna.​jpg mit Ir­van­View und spei­che­re es als JPG-Datei unter einem an­de­ren Namen. Beim Spei­chern kann durch Kom­pres­si­on die Da­ten­men­ge re­du­ziert wer­den. Wähle dazu bei ' Qua­li­tät' : 80%, 50%, 25%, bzw.10%.

    2. Ver­glei­che nun die neu ge­spei­cher­ten Bil­der mit dem Ori­gi­nal.

    1. Was ver­steht man unter Da­ten­kom­pres­si­on (bzw. -kom­pri­mie­rung)

    2. Wann spricht man von einem ver­lust­be­haf­te­ten, wann von einem ver­lust­frei­en Vor­ge­hen?

    3. Sind die bis­her ken­nen­ge­lern­ten Ver­fah­ren ver­lust­be­haf­tet oder ver­lust­frei?

  13. ** In­for­mie­re dich über Kom­pres­si­ons­ar­te­fak­te. Wo kannst du wel­che in dei­nen Bil­dern er­ken­nen?

  14. Samm­le In­for­ma­tio­nen über gän­gi­ge Spei­ch­er­for­ma­te von Bil­dern: Vor­tei­le Nach­tei­le, Kom­pres­si­on, ver­lust­frei?,…

 

 

Da­ten­kom­pres­si­on: Her­un­ter­la­den [odt][176 KB]

Da­ten­kom­pres­si­on: Her­un­ter­la­den [pdf][134 KB]

 

Wei­ter zu Di­gi­ta­li­sie­rung von Audio